專利名稱：有機/無機復(fù)合混凝土耐腐蝕保護膜涂層的制備及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防腐材料領(lǐng)域，尤其涉及一種利用溶膠凝膠技術(shù)制備的中性有機/無機復(fù)合混凝土耐腐蝕薄膜涂層的制備方法，及利用該涂層對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行防腐的方法。
背景技術(shù)：
隨著混凝土使用環(huán)境日益多樣化，工業(yè)環(huán)境污染的日益加劇，混凝土結(jié)構(gòu)受環(huán)境的侵蝕也日益突出。眾所周知腐蝕性介質(zhì)對混凝土材料或鋼筋的腐蝕作用均離不開水這一媒介，如碳化作用、鹽類侵蝕、氯離子腐蝕?；炷恋膬?nèi)部因水的進入造成的破壞大體分為四個階段。 第一階段水分滲透；第二階段由于水的滲透，混凝土中含有的反應(yīng)性二氧化硅同堿發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鈉，體積膨脹；氫氧化鈣與水、二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，使混凝土 PH值降低，鋼筋銹蝕；第三階段伴隨堿性材料反應(yīng)的進行，混凝土膨脹體積增大，產(chǎn)生裂縫；第四階段開裂后可引起腐蝕物質(zhì)更容易侵入，促進鋼筋的腐蝕和體積進一步膨脹，強度降低。美國著名混凝土梅塔教授(P. K. Mehta)曾經(jīng)有如下論述“從長遠角度來看，混凝土的可穿透性或滲水性是唯一與耐久性直接相關(guān)的特征。”(《滲透型涂料表面處理與混凝土耐久性》/趙鐵軍編著)。大量事實證明，防止了水的進入，混凝土結(jié)構(gòu)的病害包括鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)和凍融循環(huán)破壞根本就不會發(fā)生。因此，除了結(jié)構(gòu)的防排水構(gòu)造與材料密實性的設(shè)計和施工要求以外，具有防水功能的各種附加防腐蝕措施往往成為整個結(jié)構(gòu)防腐蝕體系中必不可少的屏障。將混凝土同周圍的腐蝕介質(zhì)隔離開來，在混凝土結(jié)構(gòu)的表面涂履涂料是一種經(jīng)濟、易行的方法，其主要目的是提高混凝土表面的憎水性及增強混凝土耐腐蝕能力。目前，傳統(tǒng)性的防腐涂層有環(huán)氧樹脂，乙烯基涂料、浙青涂料、氯化橡膠等涂料。以上幾種涂料雖然防水、防腐效果能夠達到防止鋼筋混凝土腐蝕，但都存在在的缺陷，如附著力差、易老化、壽命短、耐堿性差。同時這些密封膜封閉了混凝土的毛細管道， 混凝土內(nèi)部水汽的散出會使得這種封閉膜破裂，使用壽命大大縮短。在有機無機復(fù)合薄膜領(lǐng)域的研究雖已展開，但是研究的數(shù)量、深入程度及最終結(jié)果都與國外相比差距較大，尤其在混凝土防腐的應(yīng)用上，大部分還是采用了引入高分子物質(zhì)(添加劑、絡(luò)合物等)或直接加入納米顆粒進行改性，制備過程也較復(fù)雜，不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種滲透型附著力強、韌性好、無色透明混凝土有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層。一種有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層的制備方法，包括以下步驟在室溫下，將正硅酸乙酯(TEOS)與去離子水、乙醇按照1 (3 4) (3 5) 的摩爾比配好，攪拌均勻，加入0. 5-2 % Wt的催化劑二月桂酸二丁基錫，攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速優(yōu)
3選控制在300r/min，攪拌時間1. 5-2.證，然后加入相對于TEOS質(zhì)量10-20%的有機改性劑端羥基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)攪拌2-4h至透明穩(wěn)定溶膠，即制得本發(fā)明的有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層。所述的透明穩(wěn)定溶膠粘度為4-6mPa · s。所述的端羥基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)中羥基的含量在8% wt。正硅酸乙酯(TEOS)與去離子水、乙醇的配比選擇，水和乙醇量增加會影響后期凝膠開裂，主要是由于溶劑的揮發(fā)引起的開裂，量太少又影響復(fù)合溶膠的制備，故本發(fā)明制備方法中正硅酸乙酯(TEOS)與去離子水、乙醇的摩爾比確定為1 (3 4) (3 5)。本發(fā)明針對SiA基有機無機復(fù)合薄膜研究及應(yīng)用中存在的問題，在室溫下結(jié)合溶膠凝膠制備技術(shù)，開展中性SiO2基有機無機復(fù)合耐腐蝕薄膜的研制工作。正硅酸乙酯，做為一種有機硅小分子，其滲透性、耐老化性都比較好，而且其水解產(chǎn)物具有羥基可與混凝土表面羥基反應(yīng)，起到粘接、加固的作用。同時兩個、三個或四個正硅酸乙酯的分子可聚合成二聚體、三聚體或四聚體。也就是說，聚合體中包含有硅氧骨架的無機結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生增強、 加固效果。然而，研究發(fā)現(xiàn)單純的正硅酸乙脂材料脆性較大，加固后容易碎裂、發(fā)生剝落，達不到理想的增強效果，故本發(fā)明通過加入有機改性劑來改善其脆性。本發(fā)明選用有機硅材料-末端含有羥基的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)作為有機改性劑。相比其他有機材料，有機硅材料是骨架為Si-O鍵、側(cè)鏈為-CH3基團、末端含有羥基的半有機半無機結(jié)構(gòu)的高分子材料，它兼具有機聚合物的特性，能長期經(jīng)受混凝土的高堿性環(huán)境(PH = 12. 5-13. 5)，同時在其高堿作用下端羥基與溶膠快速固化，此外還具有很好的耐化學(xué)侵蝕性。因而PDMS-OH在性能上有許多獨特之處。聚二甲基硅氧烷(PDMS)為螺旋結(jié)構(gòu)，硅氧鍵朝向螺旋軸，甲基面外，屏蔽著硅氧鍵，在這種結(jié)構(gòu)中，硅氧鍵的鍵角接近 150°C，易發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)。此外，甲基也能繞硅氧鍵自由旋轉(zhuǎn)，PDMS/Si02*子易產(chǎn)生構(gòu)象變換， 消除凝膠轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，抑制脆裂。通過正硅酸乙酯(TEOS)水解形成的無機硅網(wǎng)絡(luò)(-Si-OH)與有機PDMS-OH改性劑脫水縮合，形成一種表面帶有疏水基團的Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)
結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種有機/無機復(fù)合混凝土耐腐蝕薄膜涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟在室溫下，將正硅酸乙酯與去離子水、乙醇按1 3 4 3 5的摩爾比配好，攪拌均勻，加入0. 5-2% wt的催化劑二月桂酸二丁基錫，攪拌1. 5-2. 5h，然后加入相對于正硅酸乙酯質(zhì)量10-20%的端羥基聚二甲基硅氧烷攪拌2-4h至透明穩(wěn)定溶膠，所述的溶膠粘度為 2-10mpa*S，即制得有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層；所述的端羥基聚二甲基硅氧烷中羥基的含量為5 8% Wt0
2.如權(quán)利要求1所述的有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述的溶膠粘度為4-6mpa · s。
3.如權(quán)利要求1所述的有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層的制備方法，其特征在于所述的加入催化劑后的攪拌速度為300r/min。
4.一種利用如權(quán)利要求1 3任一所述制備方法制得的有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層。
5.一種利用如權(quán)利要求4所述的有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層對混凝土進行防腐涂覆的方法將待處理的混凝土表面清除干凈，自然干燥，在混凝土表面涂覆有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層，涂覆量在300-600g/m2，滲透深度3-8mm，涂覆后在20 士 3 °C、空氣相對濕度 40% -60%下養(yǎng)護一周。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中性有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層的制備方法，在室溫下，將正硅酸乙酯、去離子水和乙醇按1∶(3～4)∶(3～5)的摩爾比配好，在催化劑二月桂酸二丁基錫的作用下加入有機改性劑端羥基聚二甲基硅氧烷制備有機無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層。本發(fā)明還公開了利用上述方法制得的中性有機/無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層和利用該涂層對混凝土進行防腐涂覆處理的方法。本發(fā)明利用溶膠凝膠技術(shù)制備的有機無機復(fù)合耐腐蝕薄膜涂層材料具有制備方法簡單、經(jīng)濟實用、成本低等優(yōu)點，生產(chǎn)施工安全可廣泛用于混凝土保護。
文檔編號C04B41/50GK102432336SQ201110287760
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者丁新更, 任志威, 楊輝 申請人:浙江大學(xué)